MODUL 1
GENERAL INPUT DAN OUTPUT
Sedangkan pada percobaan kedua bertujuan untuk merancang sistem kontrol jemuran otomatis yang memanfaatkan sensor cahaya (LDR) sebagai input untuk mendeteksi kondisi lingkungan. Sistem ini menggunakan mikrokontroler untuk mengolah data dari sensor dan mengendalikan posisi jemuran melalui aktuator berupa motor servo dengan memanfaatkan sinyal PWM. Pada kondisi yang diterapkan, ketika sensor cahaya (LDR) mendeteksi perubahan dari terang ke gelap secara bertahap, maka servo akan bergerak secara bertahap mengikuti perubahan tersebut hingga jemuran berpindah dari luar ke dalam atap secara halus. Melalui percobaan ini, diharapkan dapat dipahami konsep penggunaan ADC untuk pembacaan sensor, PWM untuk pengendalian aktuator, serta penerapan sistem otomatis berbasis kondisi lingkungan dalam kehidupan sehari-hari.
- Memahami
cara penggunaan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang
digunakan
- Memahami cara menggunakan komponen input dan output yang mengimplementasikan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang digunakan
- Mikrokontroler STM32F103C8
|
Microcontroller |
ARM Cortex-M3 |
|
Operating Voltage |
3.3 V |
|
Input Voltage (recommended) |
5 V |
|
Input Voltage (limit) |
2 – 3.6 V |
|
Digital I/O Pins |
32 |
|
PWM Digital I/O Pins |
15 |
|
Analog Input Pins |
10 (dengan resolusi 12-bit ADC) |
|
DC Current per I/O Pin |
25 mA |
|
DC Current for 3.3V Pin |
150 mA |
|
Flash Memory |
64 KB |
|
SRAM |
20 KB |
|
EEPROM |
Emulasi dalam Flash |
|
Clock Speed |
72 MHz |
- Mikrokontroler STM32 Nucleo G474RE
|
Microcontroller |
STM32G474RE (ARM Cortex-M4F) |
|
Operating Voltage |
3.3 V |
|
Input Voltage (recommended) |
5 V via USB (ST-LINK) atau 7–12 V via VIN |
|
Input Voltage (limit) |
4.5 – 15 V (VIN board Nucleo) |
|
Digital I/O Pins |
±51 GPIO pins (tergantung konfigurasi fungsi) |
|
PWM Digital I/O Pins |
Hingga 24 channel PWM (advanced,
general-purpose, dan high- resolution timers) |
|
Analog Input Pins |
Hingga 24 channel ADC (12-bit / 16-bit
dengan oversampling) |
|
DC Current per I/O Pin |
Maks. 20 mA per pin (disarankan ≤ 8 mA) |
|
DC Current for 3.3V Pin |
Hingga ±500 mA (tergantung regulator &
sumber daya) |
|
Flash Memory |
512 KB internal Flash |
|
SRAM |
128 KB SRAM (termasuk CCM RAM) |
|
Clock Speed |
Hingga 170 MHz |
- Sensor Heartbeat
- Sensor cahaya (LDR)
- Motor Servo
- Push Button
- LED (Hijau, Kuning, Merah)
- Buzzer
- Resistor
- Breadboard
- Kabel jumper
- Adaptor / sumber tegangan
A. ADC
ADC
merupakan perangkat elektronika yang berfungsi sebagai penghubung untuk
mengubah sinyal masukan analog menjadi kode-kode digital agar dapat diproses
oleh sistem digital. Pada mikrokontroler STM32 G474RE, fitur ini mendukung
resolusi hingga 12-bit dan memiliki berbagai mode operasi seperti single-shot atau scan
mode untuk membaca beberapa saluran secara berurutan. Proses
konversi ini dilakukan melalui tahapan sampling dan quantization,
di mana hasilnya dapat disinkronkan dengan timer atau dihubungkan ke DMA untuk
meningkatkan efisiensi transfer data.
B.
PWM
PWM
adalah teknik modulasi yang dilakukan dengan cara mengubah lebar pulsa
atau duty cycle sementara nilai amplitudo dan frekuensinya
tetap konstan. Duty cycle sendiri merupakan perbandingan
antara waktu kondisi tinggi (ON) dengan total periode satu siklus pulsa
yang biasanya dinyatakan dalam bentuk persen. Sinyal PWM pada STM32
dihasilkan melalui blok timer internal yang dikonfigurasi untuk mengatur
frekuensi dan duty cycle secara presisi, yang sangat berguna
untuk mengontrol kecepatan motor maupun kecerahan LED.
C.
Interupt
Interrupt
adalah mekanisme yang memungkinkan instruksi atau perangkat I/O untuk
menghentikan sementara jalannya program utama agar prosesor dapat menangani
kejadian tertentu yang memiliki prioritas lebih tinggi. Ketika interupsi
terjadi, CPU akan menjalankan fungsi khusus yang disebut Interrupt
Service Routine (ISR) secara otomatis sebelum akhirnya kembali
melanjutkan eksekusi program normal. Mekanisme ini dikelola oleh NVIC (Nested
Vectored Interrupt Controller) yang mengatur prioritas dari berbagai
sumber, seperti sensor eksternal, timer, atau selesainya konversi ADC, sehingga
sistem dapat merespons kejadian secara real-time dengan lebih
efisien
D.
STM32 NUCLEO-G474RE
STM32
NUCLEO-G474RE merupakan papan pengembangan (development board) berbasis
mikrokontroler STM32G474RET6 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Board
ini dirancang untuk memudahkan proses pembelajaran, pengujian, dan pengembangan
aplikasi sistem tertanam (embedded system), baik untuk pemula maupun tingkat
lanjut. STM32 Nucleo-G474RE mengintegrasikan antarmuka ST-LINK
debugger/programmer secara onboard sehingga pengguna dapat langsung melakukan
pemrograman dan debugging tanpa perangkat tambahan.
Adapun
spesifikasi dari STM32 NUCLEO-G474RE adalah sebagai berikut:
Gambar
1. STM32 NUCLEO-G474RE
E.
STM32F103C8
STM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi. Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram menggunakan berbagai metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD (Serial Wire Debug), atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun perangkat lain. Adapun spesifikasi dari STM32F4 yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:
Gambar
2 STM32F103C8
F.
BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG
1.
STM32 NUCLEO G474RE
1.
RAM (Random Access Memory)
RAM (Random Access Memory) pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai memori sementara untuk menyimpan data selama program berjalan. Mikrokontroler STM32G474RET6 memiliki RAM sebesar 128 KB yang berfungsi untuk menyimpan variabel, buffer data, stack, dan heap.
2.
Memori Flash Eksternal
STM32 NUCLEO-G474RE tidak menggunakan memori flash eksternal. Seluruh program dan data permanen disimpan pada memori Flash internal mikrokontroler STM32G474RET6 dengan kapasitas 512 KB. Memori flash ini bersifat non-volatile, sehingga data dan program tetap tersimpan meskipun catu daya dimatikan.
3.
Crystal Oscillator
STM32 NUCLEO-G474RE menggunakan osilator internal (HSI – High Speed Internal) sebagai sumber clock utama secara default. Penggunaan clock internal ini membuat board dapat beroperasi tanpa memerlukan crystal oscillator eksternal. Clock berfungsi sebagai sumber waktu untuk mengatur kecepatan kerja CPU dan seluruh peripheral.
4.
Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
5.
Pin GPIO (General Purpose Input/Output):
Pin GPIO pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai antarmuka input dan output digital yang fleksibel
2.
STM32
1.
RAM (Random Access Memory)
STM32F103C8 dilengkapi dengan 20KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM ini memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program.
2.
Memori Flash Internal
STM32F103C8 memiliki memori flash internal sebesar 64KB atau 128KB, yang digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Memori ini memungkinkan penyimpanan kode program secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.
3. Crystal Oscillator
STM32F103C8 menggunakan crystal oscillator eksternal (biasanya 8MHz) yang bekerja dengan PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72MHz. Sinyal clock yang stabil ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya
4.
Regulator Tegangan
STM32F103C8 memiliki sistem pengaturan tegangan internal yang memastikan pasokan daya stabil ke mikrokontroler. Tegangan operasi yang didukung berkisar antara 2.0V hingga 3.6V.
5.
Pin GPIO (General Purpose Input/Output)
STM32F103C8 memiliki hingga 37 pin GPIO yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta komunikasi dengan antarmuka seperti UART, SPI, dan I²C.